Япония меняет подходы к подводному судостроению
В области строительства подводных сил Япония идет своим путем, порой вразрез с общемировой практикой. Так, она стала первой в мире страной, сначала освоившей выпуск неатомных подлодок (НАПЛ) с воздухонезависимой энергетической установкой (ВНЭУ), а затем отказавшаяся от них в пользу классической схемы дизель-электрической подводной лодки (ДЭПЛ). При этом Страна восходящего солнца раньше других разработчиков и производителей ДЭПЛ перешла с классической свинцово-кислотной батареи на ион-литиевый (Li-ion) аккумулятор. Он обладает вдвое большей емкостью и заряжается гораздо быстрее (более сильным током).
Морская компонента национальных Сил самообороны (JSDFN) в настоящее время насчитывает 22 боевые подлодки плюс несколько учебных. Среди них есть четыре ДЭПЛ с Li-ion батареями. В 2020 году флот принял от промышленности «Орю» (SS-511 Ōryū), а в 2021-м – «Торю» (SS-512 Tōryū), ставшие заключительными 11-м и 12-м корпусами в серии субмарин типа «Сорю» (Soryū). А самыми совершенными субмаринами японского флота выступают «Тайгей» (SS-513 Taigei) и «Хакугей» (SS-514 Hakugei), принятые на вооружение в марте 2022 и 2023 годов соответственно. По сравнению с лодками предыдущего поколения «Орю» и «Торю» конструкция «Тайгей» на 100 т тяжелее, что повлекло увеличение надводного водоизмещения до 3000 т. Стоимость тоже возросла, с 601 до 635 млн долл. за единицу продукции.
На различных этапах строительства находятся еще две ДЭПЛ типа «Тайгей», а вся серия будет состоять из семи кораблей. По мере освоения новой модели стоимость единицы серийной продукции предполагается понизить до 70 млрд иен, что в пересчете на текущий курс составляет полмиллиарда долларов США. Есть информация, что головной корабль используется как опытовая субмарина для отработки передовых технологий.
ВЕРШИНА СОВЕРШЕНСТВА
По мнению ряда иностранных экспертов, «Тайгей» представляет самый технически совершенный тип НАПЛ в мире. Однако с этим трудно согласиться с учетом довольно большой численности экипажа из 70 офицеров и матросов. Это вдвое больше, чем на российских ДЭПЛ проекта 677 «Лада», что говорит о гораздо более высоком уровне автоматизации, принятом ВМФ России и реализованном отечественными конструкторами.
Конечно, наличие на борту «Тайгей» ион-литиевых батарей указывает на прогрессивность решений заложенных в конструкцию его энергетической установки. Однако прежде чем они появились у японцев, подобные были уже внедрены ведущими морскими державами на атомоходах.
Следующий пункт рассуждений связан со средствами поражения. Японская промышленность разработала и запустила в производство несколько современных моделей торпед (многоцелевую типа 18 и др.) и противокорабельных крылатых ракет (ПКР). Благодаря финансируемой государством космической программе, созданы передовые по конструкции ракеты-носители. Задел по этому направлению в случае необходимости позволит в короткие сроки разработать и запустить в серию баллистические ракеты для военного применения.
Однако в силу различных причин из ракетного оружия подводного пуска «Тайгей» несет только американские ПКР типа SUB-Harpoon, тогда как современные ДЭПЛ российской постройки вооружены гораздо более тяжелыми и дальнобойными ракетами комплекса «Калибр-ПЛ» (в экспортном варианте – Club-S). Прошедшей весной Токио раскрыл детали недавно заключенного соглашения с Вашингтоном на предмет покупки партии крылатых ракет семейства Tomahawk. Возможно, какая-то часть из них будет выполнена в морском варианте, для стрельбы из 533-мм торпедных аппаратов подводных лодок.
Лодки типа «Тайгей» знаменуют новое направление в развитии подводной автономности – за счет более емких, быстро заряжаемых аккумуляторов. Важность разработки современных электрических батарей повышенной емкости для подводных лодок отмечалась президентом России Владимиром Путиным на встрече со студентами и молодыми учеными весной 2022 года.
Вместе с тем известно, что дизель-электрические субмарины значительно уступают атомным подводным лодкам (АПЛ) по дальности плавания, что объясняется необходимостью частого пополнения запасов дизельного топлива. Помимо того, ДЭПЛ уступает АПЛ по энергетике, поскольку судовые генерирующие агрегаты значительно уступают по мощности ядерному реактору. Аккумулированное при помощи батарей электричество быстро расходуется на питание бортовых систем, включая электромоторы подводного и надводного хода.
Соответственно подводная автономность и запас хода ДЭПЛ сильно ограничены емкостью электрических аккумуляторов, а те требуют регулярной подзарядки при помощи бортовых дизельных генераторов. Поскольку последним требуется атмосферный воздух, лодке приходится всплывать на поверхность либо использовать устройство для работы двигателя под водой (РДП, «шноркель») и, пока идет зарядка батарей, оставаться на малой глубине. Высокая скорость хода под водой (максимальная цифра, как правило, не превышает 20 узлов против 30 и более у АПЛ) может поддерживаться в течение очень короткого времени.
ШВЕДСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Как известно, российские неатомные подлодки не используют анаэробные энергетические установки (ВНЭУ) для движения под водой. Иностранные эксперты, а порой даже некоторые отечественные считают это существенным недостатком, снижающим конкурентоспособность и препятствующим экспорту отечественной подводной техники. В доказательство они приводят следующие цифры. Без применения устройства работы дизеля под водой длительность непрерывного подводного плавания ДЭПЛ проекта 636.3 не превышает трех суток, по сравнению с 2–3 неделями у лучших иностранных субмарин с ВНЭУ.
Столь скромный показатель лишь частично компенсируется возможностью подзарядки электрических батарей с использованием специального ускоренного режима, разработанного российскими специалистами. Для этого лодка всплывает на перископную глубину и, в режиме РДП, включает малодымные дизельные генераторы повышенной мощности.
Между тем с десяток японских подводных лодок несут на борту систему двигателей Стирлинга, созданную на основе шведских технологий. Фирма Kockums разработала первую в мире работоспособную анаэробную энергетическую установку для неатомных субмарин. Она прошла все виды испытаний и на рубеже веков достигла полной операционной готовности. Субмарины с подобной энергетикой находятся в составе военно-морских сил Швеции, Сингапура, Японии и Китая.
Система двигателей Стирлинга представляет относительно простое решение с инженерной точки зрения. Потребляет дизельное топливо (наличие такового на борту ДЭПЛ является естественным) и жидкий кислород. Выхлоп установки довольно легко выделяется за борт на средних и малых глубинах.
Стирлинги нагреваются путем сжигания дизельного топлива, в качестве окислителя используется кислород из криогенных баков. Установка достаточно компактна для применения на субмаринах сравнительно малого водоизмещения, от полутора тысяч тонн. Установка подобной ВНЭУ позволяет заметно повысить подводную автономность такого рода ДЭПЛ.
Двигатели Стирлинга малой размерности в работе намного тише основных дизельных генераторов подводной лодки, что дает подводникам значительные тактические преимущества. Следовательно, внедрение подобных анаэробных энергетических установок по линии скрытности оказалось неплохим практическим решением. Однако такое лестное определение подходит только для условий, когда флот, эксплуатирующий подобные системы, действует на ограниченной размерами морской акватории, характеризующейся небольшими глубинами, комплексной гидрологией, интенсивным судоходством, которое делает неактуальной задачу сокращения акустического образа подводной лодки до абсолютного минимума.
Неудивительно, что практической эксплуатацией компактных ДЭПЛ с дополнительным (зачастую врезанным в старый корпус) отсеком, содержащим двигатели Стирлинга, занимаются Швеция и Сингапур. Интересно заметить, что условия в Малаккском проливе и прилегающих акваториях во многом сходны с теми, что наблюдаются на Балтике.
Япония стала третьей по счету страной, взявшей на эксплуатацию НАПЛ с двигателями Стирлинга. Командование Сил самообороны согласилось на организацию лицензионного выпуска шведских моторов по соглашению с фирмой Kockums. Местные судостроители прошли большой путь, пытаясь всемерно улучшить характеристики анаэробной энергетической установки. Построенные с нуля местными специалистами, японские субмарины имеют ВНЭУ с двумя парами двигателей Стирлинга, а не одной, как на шведских. Местные специалисты доработали их применительно к условиям эксплуатации в Тихом океане, которые значительно отличаются от балтийских.
ПЕРСПЕКТИВЫ ЭКСПОРТА
Производство субмарин в Японии поставлено на двух верфях: фирмы Mitsubishi в Куре и Kawasaki в Йокосуке. Они прошли техническое перевооружение с расчетом, чтобы в длительной перспективе поддерживать численность подводной компоненты JSDFN на уровне 18 единиц с расчетным сроком эксплуатации 25 лет. По готовности новой лодки самую старую выводили из строя и отправляли на металлолом.
Однако несколько лет назад правительство в Токио приняло решение увеличить количество действующих субмарин до 22. В качестве аргумента указывалось на повышенную активность флотов КНР, РФ и НДРК, а также реализацию обширной программы подводного судостроения в Южной Корее.
Сегодня японский флот насчитывает 22 подлодки, причем все они построены в новом веке. Помимо упомянутых выше «Орю», «Торю», «Тайгей» и «Хакугей» с ион-литиевыми батареями, в это число входят 10 субмарин типа «Сорю» с ВНЭУ на основе двигателей Стирлинга, а также восемь старых типа «Оясио», недавно прошедших модернизацию.
В настоящее время все действующие субмарины японской постройки используются исключительно местными военнослужащими. Так было и ранее, единственное исключение – эксплуатация четырех кораблей типа Matchanu подводным водоизмещением по 430 т в Таиланде с 1938 по 1951 год. Согласно межправительственной договоренности, эта техника была построена по специальному проекту фирмой Mitsubishi. За всю историю это единственный случай продажи японцами своих подлодок морякам других стран.
Подъем флага на очередной субмарине, построенной на верфи Kawasaki в городе Кобе. Фото со страницы Морских сил самообороны Японии в Twitter
Сегодня Япония имеет вполне конкурентоспособные по характеристикам и функционалу субмарины. В подходящий момент они могут найти платежеспособный спрос за рубежом. В 2018 году на уровне премьер-министров шли переговоры о возможной поставке японских подводных лодок Австралии. Тогда эта тема считалась очень перспективной, но общественность страны-импортера приняла ее в штыки. Дело в том, что речь шла о прямой покупке (иного Токио предложить не мог), а европейские фирмы были готовы пойти по пути выпуска по лицензии. Сделка сорвалась, однако готовность Японии продавать свои субмарины примечательна. Известно, что Токио рассматривает варианты расширения существующего производства с тем, чтобы не только сохранить численность своего подводного флота на уроне 22 единиц, но и получить возможность поставок на внешний рынок.
Список крупнейших поставщиков подводной техники на мировой рынок в XXI веке составляют Германия, Россия, Франция и Швеция. Все эти страны занимаются серийным строительством ДЭПЛ на протяжении почти 120 лет. Еще ранее к теме обратились США, но в настоящее время тамошние судостроители полностью сконцентрированы на атомоходах.
ПЕРВЫЕ ШАГИ
Япония осваивала подводное судостроение по американской документации. В 1905 году по контракту с фирмой Fore River Ship and Engine Company местные верфи собрали серию из пяти лодок типа Holland-6. Аналогичную технику американцы продали России и еще нескольким странам мира. Обретя некий опыт, Страна восходящего солнца перешла на проектирование и постройку субмарин собственными силами. К началу Второй мировой войны здесь было построено порядка 200 ДЭПЛ, включая крупные, способные нести и запускать разведывательные самолеты. Вопреки мнению японцев, что их субмарины – лучшие в мире, военные успехи подводников оказались весьма скромными.
Поражение во Второй мировой войне грозило поставить крест на японском подводном судостроении. Отражая последствия безоговорочной капитуляции 1945 года, новая Конституция запрещала Японии содержать армию и флот. Однако спустя десятилетие Вашингтон внес коррекцию. Поставив перед собой задачу по сколачиванию в Азиатско-Тихоокеанском регионе военно-политического блока антикоммунистической направленности, американцы подтолкнули Токио к формированию, в обход основного закона страны так называемых Сил самообороны.
Летом 1955 года США передали Японии подводную лодку типа Gato 1943 года постройки. Переименованная в «Курошио» (SS-501 Kuroshio), она до 1966 года служила в качестве учебного судна.
Первой субмариной послевоенной постройки стала «Оясио» (Oyashio) подводным водоизмещением около полутора тысяч тонн. При проектировании за основу взяли чертежи I200 40-х годов. По размерности и техническому уровню японская лодка оказалась близка к советскому проекту 613, по которому в 50-е годы прошлого века построена серия из 215 кораблей. Однако было одно важное отличие. Впервые в своей практике японские конструкторы решили сменить приоритет с надводного крейсерства на патрулирование под водой. Это нашло отражение в том, что совокупная мощность энергетической установки, передаваемая на вал винта при подводном плавании, возросла до 6 тыс. л.с. В результате под водой «Оясио» разгонялась до скорости 19 узлов против 13 у проекта 613 (тогда как в надводном положении могла выжать лишь 13 узлов против 18). Правда, в период с 1959 по 1963 год советские судостроители выпустили свой первый из 12 атомоходов проекта 627А с гораздо более высокими показателями.
«Оясио» вступила в строй летом 1960 года, прослужила четверть века, но не дала основу для последующего развития. Вместо нее американцы предоставили в качестве прототипа свою «Барракуду» (Barracuda). Таким образом, послевоенное развитие японского подводного судостроения отталкивается не от собственного опыта, а представляет развитие иностранной линейки.
На основе американской документации в 1962–1964 годах строилась серия из четырех субмарин «Хаясио». Имел место регресс: полное водоизмещение сократилось до 800 т, число торпедных аппаратов с 4 до 3, подводная скорость – до 15 узлов. Как и строившиеся параллельно советские атомоходы проекта 627А, японские ДЭПЛ прослужили до 1991 года.
Следующая серия – пять более крупных (полное водоизмещение 2 тыс. т) ДЭПЛ типа «Оосио» сборки 1964–1969 годов. По своим параметрам они несколько опережали большие подводные лодки проекта 611, построенные в 50-е годы для советского флота в количестве 26 единиц (включая модификации). Затем в 60-е годы по проекту 641 было построено еще 59 ДЭПЛ, тоже для действий на океанских коммуникациях.
В сравнении с ними японские лодки составляли в длину 88 м, то есть были на два-три метра короче советских. Они шли в надводном положении медленнее на 3 узла, а под водой – на 2–3 узла быстрее.
Получается, что на основе американской «Барракуды» местные корабелы построили девять ДЭПЛ. Они стали последними японскими лодками со штевневой формой носовой части корпуса.
В погоне за высокой надводной скоростью корпус субмарины делали длинным, уменьшая поперечное сечение. Когда вектор дальнейшего развития сменил направленность на повышение гидродинамических качеств при движении под водой, носовую часть корпуса стали делать закругленной (как, например, на проекте 627А).
АМЕРИКАНСКИЕ СЛЕЗЫ
При движении под водой наименьшее сопротивление имеют относительно короткие корпуса, сделанные в форме тела вращения с закругленной носовой частью и заостренной кормовой.
Первооткрывателем данного направления стала американская невооруженная субмарина Albacore. Ее построили в 1953 году с целью проверки передовых решений по кардинальному улучшению гидродинамических качеств. Создатели утверждали, что придали 62-метровому корпусу подлодки форму падающей слезы (teardrop). «Альбакор» неоднократно переделывался и прослужил до 1972 года. Максимальная скорость подводного хода достигла 33 узлов.
В 1959–1960 годах американские верфи построили малую серию боевых кораблей (Barbel, Blueback и Bonefish) с подобным корпусом, вооруженных шестью торпедными аппаратами калибра 533 мм. По сравнению с прототипом надводное водоизмещение выросло с 1524 до 2146 т, подводное – с 1880 до 2637 т. Длина увеличилась на 5 м. А вот скорость хода уменьшилась: в надводном положении на 10, подводном – на 8 узлов. Строительство этой «троицы» преследовало цель на практике военной службы подтвердить преимущества субмарин с принципиально новым корпусом. Корабли оказались удачными и прослужили до конца 1980-х годов, войдя в историю как последние подлодки США с неатомной энергетической установкой.
Уверовав в преимущества teardrop, американцы заложили большую серию атомоходов Skipjack (1959–1962). Вскоре появилось второе поколение советских атомоходов, представленное проектами 671 и 705 (в строительстве с 1963 и 1968 годов соответственно), тоже с каплевидными корпусами. Желая идти в тренде мирового подводного судостроения, в середине 60-х Токио обратилось к Вашингтону с просьбой предоставить новый образец для копирования. К тому времени Америка полностью отказалась от дальнейшего выпуска ДЭПЛ, целиком сосредоточившись на атомоходах. США передали союзнику документацию на ДЭПЛ Barbel, созданную по программе «охотников-убийц».
С 1968 по 1978 год построено семь лодок надводным водоизмещением 1850 т. Головная «Удзусио» (Uzushio) вступила в строй в 1971-м. Согласно указаниям заокеанских наставников, все шесть торпедных аппаратов разместили не в носовой, а в средней части корпуса. В ходе эксплуатации, продлившейся вплоть до рубежа веков, выяснилось, что американцы поделились лишь частью своих секретов. В результате по шумности «Удзусио» уступила созданной примерно в то же время германской ДЭПЛ типа 209 с менее совершенным с точки зрения гидродинамики корпусом. Интересно заметить, что и советские ДЭПЛ проекта 641Б (с 1972 по 1982 год построено 18 единиц) тоже не имели «каплевидной» формы, а только лишь «приполненный нос». Однако это не помешало им быть значительно тише предшественников (проекта 641).
Улучшить показатели скрытности попытались на семи ДЭПЛ «Юсио» постройки 1980–1987 годов, вслед за которыми собрали еще пару по улучшенному проекту «Юкисио». Надводное водоизмещение выросло до 2200 т. Цифра оказалась на сто тонн меньше, чем у строившихся параллельно на советских верфях ДЭПЛ проекта 877.
Оба типа субмарин имеют каплеобразный корпус, но «Варшавянка» на несколько метров короче. Хотя советская лодка получила менее мощный главный электродвигатель (5 тыс. л.с.), она развивала такую же максимальную скорость – 20 узлов. Последняя лодка семейства «Юсио» прослужила до 2008 года.
Следующая серия – лодки «Харусио» с увеличенным, до 2450 т, надводным водоизмещением при сохранении максимальной скорости хода. Начиная с 1990 года, построено семь единиц, причем в 2001 «Асасио» (введена в строй в 1997 году) была перестроена с врезкой дополнительного отсека с двигателями Стирлинга. Сначала она выступала в качестве экспериментальной, для оценки новой энергетики. А затем до 2017 года использовалась в качестве учебной. Всего по нескольким программам Япония построила 23 лодки в развитие американской линейки Barbel. К настоящему времени все они выведены из эксплуатации.
СИГАРООБРАЗНАЯ ФОРМА
С 1998 года ведется строительство ДЭПЛ типа «Оясио» (Oyashio) надводным водоизмещением 2750 т. Проектировщики отказались от ранее использованной двухкорпусной конструкции. Двойной корпус сохранился лишь в районе расположения носовой и кормовой цистерн главного балласта. Вместо формы капли корпус стал как у торпеды – сигарообразным. Длина выросла почти до 82 м, а поперечное сечение уменьшилось: диаметр центрального цилиндра составляет 8,9 м.
Появилась довольно длинная надстройка с плоским верхом, что облегчило экипажу выполнение швартовки. Начиная с третьего корпуса применяется немагнитная сталь повышенной прочности, а внешняя облицовка выполняется с учетом требований по снижению радиолокационной заметности. Ближе к концу эксплуатации, первую пару кораблей перестроили для учебных целей; в боевом строю сохраняются лодки постройки 2000–2008 годов. На решение правительства в Токио увеличить число боевых подлодок до 22 единиц промышленность ответила предложением по организации программы дополнительного среднего ремонта. По ней к 2018 году провели модернизацию 7 ДЭПЛ типа «Оясио».
В 2009–2019 годах построено 10 субмарин «Сорю» также с сигарообразной формой корпуса длиной 84 м. Их главной особенностью стала силовая установка из четырех двигателей Стирлинга типа Kawasaki-Kockums V4–275R, общей мощностью 6–8 тыс. л.с. вместо использованных на «Оясио» электромоторов фирмы Toshiba. Важно отметить, что эти двигатели на порядок мощнее тех, что Kockums ставил на собственные подлодки для ВМС Швеции.
На момент спуска на воду в 2007 году «Сорю» представляла самую большую НАПЛ в мире – крупнее австралийских типа Collins (полное водоизмещение 3350 т) и российских типа 636М (3100 т). Перед тем как перейти к серийному строительству новых подводных лодок с анаэробными энергетическими установками, японцы опробовали технологию на опытной субмарине. Ради этого ДЭПЛ «Асасио» (Asashio) постройки 1997 года, через пару лет была перестроена с врезкой дополнительного отсека с двигателями Стирлинга. По всей видимости речь шла о закупленных в Швеции изделиях фирмы Kockums. В таком виде «Асасио» прослужила до 2017 года. Она вошла в историю как первая японская субмарина с ВНЭУ.
Насчет подводных лодок типа «Сорю» существует некая недосказанность. Непонятно, используют ли они электродвигатели для движения в надводном положении и под водой, либо полностью во всех случаях полагаются только на двигатели Стирлинга? Однозначного ответа на данный вопрос в открытых источниках не дается.
Шведская субмарина Gotland, помимо двигателей Стирлинга, имеет электромотор мощностью 1800 л.с. и пару дизелей MTU мощностью по 1300 л.с. Дизели используются для выхода из базы и в движении с устройством РДП. Второй непонятный момент относится к теме двигателей Стирлинга повышенной мощности. Сначала у японцев был повышенный энтузиазм, но потом он угас. Возможно, изменение связано с результатами работ, профинансированных в рамках выполнения программы создания технологий для субмарины следующего поколения. Известно, что в ходе НИР по теме «Тайгей» ученые занимались перспективной ВНЭУ, однако на первой паре кораблей данной серии ничего подобного не ставилось.
Вячеслав Иванов
Вячеслав Викторович Иванов – военный эксперт, историк.